CN113711295A - 显示装置以及电子设备 - Google Patents

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wiring
drain
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小林英智
肉户英明
池田隆之
胜井秀一
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

提供一种功耗低且能够提高图像质量的显示装置。该显示装置包括发光元件、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一电容器以及第二电容器。优选的是,发光元件的一个电极与第一晶体管的源极和漏极中的一个电连接,发光元件的一个电极与第一电容器的一个电极电连接,第一晶体管的栅极与第二晶体管的源极和漏极中的一个电连接,第一晶体管的栅极与第二电容器的一个电极电连接,第二电容器的另一个电极与第一电容器的另一个电极电连接,第二电容器的另一个电极与第三晶体管的源极和漏极中的一个电连接。

Description

显示装置以及电子设备
技术领域
本发明的一个方式涉及一种显示装置。
注意,本发明的一个方式不局限于上述技术领域。本说明书等所公开的发明的一个方式的技术领域涉及一种物体、方法或制造方法。另外,本发明的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。由此,更具体而言,作为本说明书所公开的本发明的一个方式的技术领域的一个例子可以举出半导体装置、显示装置、液晶显示装置、发光装置、照明装置、蓄电装置、存储装置、摄像装置、这些装置的工作方法或者这些装置的制造方法。
注意,在本说明书等中,半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。晶体管和半导体电路为半导体装置的一个方式。另外,存储装置、显示装置、摄像装置、电子设备有时包括半导体装置。
背景技术
利用形成在衬底上的金属氧化物构成晶体管的技术受到关注。例如,专利文献1及专利文献2公开了一种将使用氧化锌、In-Ga-Zn类氧化物的晶体管用于显示装置的像素的开关元件等的技术。
另外,专利文献3公开了一种具有将关态电流极低的晶体管用于存储单元的结构的存储装置。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开第2007-123861号公报
[专利文献2]日本专利申请公开第2007-96055号公报
[专利文献3]日本专利申请公开第2011-119674号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
显示装置的分辨率不断提高,已经开发出能够显示8K4K(像素数:7680×4320)或更高分辨率的图像的硬件。此外,通过亮度调整提高图像质量的HDR(高动态范围)显示技术的导入得到了推进。
为了由显示装置适当地进行显示,需要使图像数据对应于显示装置的分辨率。例如,在显示装置的分辨率为8K4K,图像数据是用于4K2K(像素数:3840×2160)的数据时,除非将数据数量转换为4倍,否则不能进行全屏显示。与此相反地,在显示装置的分辨率为4K2K,图像数据是用于8K4K的数据时,需要将数据数量转换为1/4。
此外,产生如下问题,即在通过HDR处理中图像数据的生成及数据数量的转换需要专用电路,而导致增高功耗。优选至少不转换原始图像数据而将其输入到显示装置的像素中。
因此,本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够提高图像质量的显示装置。另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够不转换图像数据地进行适当的显示的显示装置。另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够进行HDR显示的显示装置。另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够进行上转换工作的显示装置。另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够提高显示图像的亮度的显示装置。另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够重叠地显示两个图像的显示装置。
另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种低功耗的显示装置。另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的显示装置。另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的显示装置等。另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种上述显示装置的驱动方法。另外,本发明的一个方式的目的是提供一种新颖的半导体装置等。
注意,这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。另外,上述以外的目的从说明书、附图及权利要求书等的记载看来显而易见,且可以从说明书、附图及权利要求书等的记载中抽出上述以外的目的。
解决技术问题的手段
本发明的一个方式是一种显示装置,包括发光元件、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一电容器、第二电容器、第一布线、第二布线、第三布线以及第四布线。优选的是,发光元件的一个电极与第一晶体管的源极和漏极中的一个电连接,发光元件的一个电极与第一电容器的一个电极电连接,第一晶体管的栅极与第二晶体管的源极和漏极中的一个电连接,第一晶体管的栅极与第二电容器的一个电极电连接,第二电容器的另一个电极与第一电容器的另一个电极电连接,第二电容器的另一个电极与第三晶体管的源极和漏极中的一个电连接,第三晶体管的栅极与第一布线电连接,第二晶体管的栅极与第二布线电连接,第三晶体管的源极和漏极中的另一个与第三布线电连接,并且第二晶体管的源极和漏极中的另一个与第四布线电连接。
上述显示装置优选还包括第四晶体管及第五布线。优选的是,第四晶体管的源极和漏极中的一个与发光元件的一个电极电连接,第四晶体管的源极和漏极中的另一个与第五布线电连接,并且第四晶体管的栅极与第一布线电连接。
在上述显示装置中,优选的是,第一晶体管的源极和漏极中的另一个与高电位电源线电连接,并且发光元件的另一个电极与低电位电源线电连接。
本发明的一个方式是一种显示装置,包括发光元件、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一电容器、第二电容器、第一布线、第二布线、第三布线以及第四布线。优选的是,发光元件的一个电极与第一晶体管的源极和漏极中的一个电连接,第一晶体管的源极和漏极中的另一个与第一电容器的一个电极电连接,第一晶体管的栅极与第二晶体管的源极和漏极中的一个电连接,第一晶体管的栅极与第二电容器的一个电极电连接,第二电容器的另一个电极与第一电容器的另一个电极电连接,第二电容器的另一个电极与第三晶体管的源极和漏极中的一个电连接,第三晶体管的栅极与第一布线电连接,第二晶体管的栅极与第二布线电连接,第三晶体管的源极和漏极中的另一个与第三布线电连接,并且第二晶体管的源极和漏极中的另一个与第四布线电连接。
在上述显示装置中,优选的是,发光元件的另一个电极与高电位电源线电连接,并且第一晶体管的源极和漏极中的另一个与低电位电源线电连接。
在上述显示装置中,优选的是,第一晶体管还包括背栅极,并且背栅极与第一晶体管的栅极电连接。
本发明的一个方式是一种显示装置,包括发光元件、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第一电容器、第二电容器、第一布线、第二布线、第三布线、第四布线以及第五布线。优选的是,发光元件的一个电极与第一晶体管的源极和漏极中的一个电连接,第一晶体管的源极和漏极中的另一个与第二晶体管的源极和漏极中的一个电连接,第一晶体管的源极和漏极中的另一个与第一电容器的一个电极电连接,第二晶体管的栅极与第三晶体管的源极和漏极中的一个电连接,第二晶体管的栅极与第二电容器的一个电极电连接,第二电容器的另一个电极与第一电容器的另一个电极电连接,第二电容器的另一个电极与第四晶体管的源极和漏极中的一个电连接,第四晶体管的栅极与第一布线电连接,第三晶体管的栅极与第二布线电连接,第四晶体管的源极和漏极中的另一个与第三布线电连接,第三晶体管的源极和漏极中的另一个与第四布线电连接,并且第一晶体管的栅极与第五布线电连接。
在上述显示装置中,优选的是,第二晶体管的源极和漏极中的另一个与高电位电源线电连接,并且发光元件的另一个电极与低电位电源线电连接。
在上述显示装置中,优选的是,第二晶体管还包括背栅极,并且背栅极与第二晶体管的栅极电连接。
在上述显示装置中,发光元件优选为有机发光二极管。
在上述显示装置中,优选的是,第一晶体管、第二晶体管及第三晶体管都在沟道形成区域中包含金属氧化物,并且金属氧化物包含铟、锌及元素M(铝、钛、镓、锗、钇、锆、镧、铈、锡、钕和铪中的一种以上)。
本发明的一个方式是一种电子设备,包括上述显示装置以及照相机。
发明效果
通过使用本发明的一个方式,可以提供一种能够提高图像质量的显示装置。通过使用本发明的一个方式,可以提供一种能够不转换图像数据地进行适当的显示的显示装置。通过使用本发明的一个方式,可以提供一种能够进行HDR显示的显示装置。通过使用本发明的一个方式,可以提供一种能够进行上转换工作的显示装置。另外,可以提供一种能够提高显示图像的亮度的显示装置。通过使用本发明的一个方式,可以提供一种能够重叠地显示两个图像的显示装置。
另外,可以提供一种低功耗的显示装置。另外,可以提供一种可靠性高的显示装置。另外,可以提供一种新颖的显示装置等。另外,可以提供一种上述显示装置的工作方法。另外,可以提供一种新颖的半导体装置等。
附图说明
图1是说明像素电路的图。
图2是说明像素电路的工作的时序图。
图3是说明像素电路的图。
图4是说明像素电路的图。
图5A及图5B是说明像素电路的图。
图6A是说明电路区块的图。图6B及图6C是说明像素结构的图。
图7A、图7B及图7C是说明显示装置的图。
图8A及图8B是说明触摸面板的图。
图9是说明显示装置的图。
图10是说明显示装置的图。
图11A1、图11A2、图11B1、图11B2、图11C1及图11C2是说明晶体管的图。
图12A1、图12A2、图12B1、图12B2、图12C1及图12C2是说明晶体管的图。
图13A1、图13A2、图13B1、图13B2、图13C1及图13C2是说明晶体管的图。
图14A1、图14A2、图14B1、图14B2、图14C1及图14C2是说明晶体管的图。
图15A、图15B、图15C、图15D、图15E及图15F是说明电子设备的图。
图16是说明模拟结果的图。
图17是说明模拟结果的图。
具体实施方式
使用附图对实施方式进行详细说明。注意,本发明不局限于下面说明,所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此,本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。注意,在下面所说明的发明的结构中,在不同的附图中共同使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分,而省略其重复说明。注意,有时在不同的附图中适当地省略或改变相同构成要素的阴影。
即使在电路图上为一个构成要素,如果在功能上没有问题,该构成要素也可以使用多个构成要素构成。例如,有时被用作开关的多个晶体管可以串联或并联连接。此外,有时对电容器进行分割并将其配置在多个位置上。
有时一个导电体具有布线、电极及端子等多个功能,在本说明书中,有时对同一要素使用多个名称。另外,即使在电路图上示出要素之间直接连接的情况,有时实际上该要素之间通过多个导电体连接,本说明书中这种结构也包括在直接连接的范畴内。
(实施方式1)
在本实施方式中,参照附图说明本发明的一个方式的显示装置。
本发明的一个方式是具有在像素中校正图像数据的功能的显示装置。各像素中设置有存储节点,并且可以在该存储节点中保持第一数据。第一数据可以通过电容耦合被附加到第二数据并被供应到显示元件。或者,也可以在对该存储节点写入第二数据之后,由电容耦合附加第一数据。
由此,显示装置可以显示被校正的图像。通过该校正,可以进行图像的上转换。或者,可以校正显示区域中的一部分或整体的图像而进行HDR显示。或者,通过作为第一数据及第二数据使用相同的图像数据,可以大幅度地提高显示图像的亮度。或者,通过作为第一数据及第二数据使用不同的图像数据,可以重叠地显示任意图像。
通过使用本发明的一个方式,可以对高分辨率用及低分辨率用的两个图像数据进行适当的显示而不需设置专用电路来进行上转换或下转换。在以高分辨率显示的情况下,经由各像素所包括的第一晶体管对各像素供应不同的数据。在以低分辨率显示时,经由与多个像素电连接的第二晶体管对该多个像素供应同一数据。
在此,高分辨率用图像数据例如相当于包括对应于8K4K(像素数:7680×4320)的信息量的数据。此外,低分辨率用图像数据例如相当于包括对应于4K2K(像素数:3840×2160)的信息量的数据。也就是说,假设高分辨率用图像数据和低分辨率用图像数据的数据数量(对应于有效的像素数)的有效比率为4:1。
另外,只要数据数量(像素数)的比率为4:1,就不局限于上述例子,高分辨率用图像数据可以是对应于4K2K的数据,且低分辨率用图像数据可以是对应于FullHD(像素数:1920×1080)的数据。或者,高分辨率用图像数据可以是对应于16K8K(像素数:15360×8640)的数据,且低分辨率用图像数据可以是对应于8K4K的数据。
注意,在本说明书等中,像素指的是例如能够控制明亮度的一个单元。因此,例如,一个像素指的是一个色彩单元,并用该一个色彩单元来显示明亮度。因此,在为由R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)这些色彩单元构成的彩色显示装置的情况下,将图像的最小单位设置为由R的像素、G的像素、以及B的像素这三个像素构成的像素。在此情况下,有时将RGB的每一个像素称为子像素,并有时将RGB的子像素总称为像素。
<结构例子1>
图1示出可用于本发明的一个方式的显示装置的像素10的结构。像素10包括晶体管101、晶体管102、晶体管103、晶体管104、电容器111、电容器112及发光元件114。
发光元件114的一个电极与晶体管103的源极和漏极中的一个电连接。发光元件114的一个电极与电容器112的一个电极电连接。晶体管103的栅极与晶体管102的源极和漏极中的一个电连接。晶体管103的栅极与电容器111的一个电极电连接。电容器111的另一个电极与电容器112的另一个电极电连接。电容器111的另一个电极与晶体管101的源极和漏极中的一个电连接。另外,发光元件114的一个电极与晶体管104的源极和漏极中的一个电连接。
作为发光元件114可以举出发光二极管(LED:Light Emitting Diode)、有机发光二极管(OLED:Organic Light Emitting Diode)、将量子点用于发光层的发光二极管(QLED:Quantum-dot Light Emitting Diode)、半导体激光器等自发光性的发光元件。另外,可以使用快门方式或光干涉方式的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微电子机械系统)元件或采用微囊方式、电泳方式、电润湿方式或电子粉流体(注册商标)方式等的显示元件等。
在此,将连接于晶体管102的源极和漏极中的一个、电容器111的一个电极及晶体管103的栅极的布线作为节点ND1。将连接于晶体管101的源极和漏极中的一个、电容器111的另一个电极及电容器112的另一个电极的布线作为节点ND2。将连接于晶体管103的源极和漏极中的一个、电容器112的一个电极及发光元件114的一个电极的布线作为节点ND3。
晶体管103被用作控制流过发光元件114的电流量的驱动晶体管。晶体管101及晶体管102被用作选择像素的选择晶体管。晶体管104具有防止发生如下不良的功能:在节点ND3的电位成为发光元件114的阈值电压以上时非意图性的电流流过发光元件114。具体而言,晶体管104被用作防止在发光元件114中电流流过的期间(也称为发光期间)以外的期间电流流过的开关。
晶体管101的栅极及晶体管104的栅极与布线121电连接。晶体管102的栅极与布线122电连接。晶体管101的源极和漏极中的另一个与布线131电连接。晶体管102的源极和漏极中的另一个与布线132电连接。晶体管104的源极和漏极中的另一个与布线133电连接。
晶体管103的源极和漏极中的另一个与布线128电连接。发光元件114的另一个电极与布线129电连接。布线128及布线129都被用作被供应电源电位的布线(电源线)。例如,布线128可以被用作高电位电源线。另外,布线129被用作低电位电源线。
布线121及布线122具有用来控制晶体管101、晶体管102及晶体管104的工作的扫描线的功能。供应到扫描线的扫描信号是用来控制像素10内的被用作开关的选择晶体管(晶体管101及晶体管102)的导通状态或非导通状态(开启或关闭)的信号。另外,供应到扫描线的扫描信号也是用来控制晶体管104的导通状态或非导通状态(开启或关闭)的信号。布线132具有供应第一数据的数据线的功能。数据线所供应的数据信号是用来显示图像的信号。布线131具有供应第二数据的数据线的功能。另外,布线131具有供应驱动像素10的指定电位(参考电压)“Vref”的功能。布线133具有供应恒定电位(V0)的布线的功能。
另外,在相同期间中向像素供应“Vref”及第一数据(例如,校正数据)而进行在后面说明的电容耦合工作。因此在从信号线供应“Vref”时,至少需要供应第一数据的信号线及供应“Vref”或第二数据(例如,图像数据)的信号线。
节点ND1是存储节点,通过使晶体管102导通,可以将供应到布线132的数据写入到节点ND1。此外,通过使晶体管102非导通,可以在节点ND1中保持该数据。
节点ND2是存储节点,通过使晶体管101导通,可以将供应到布线131的数据写入到节点ND2。此外,通过使晶体管101非导通,可以在节点ND2中保持该数据。
节点ND3是存储节点,通过使晶体管104导通,可以将供应到布线133的数据写入到节点ND3。此外,通过使晶体管104非导通,可以在节点ND3中保持该数据。
优选的是,将关态电流极低的晶体管用作晶体管101、晶体管102、晶体管103和晶体管104中的任一个以上。尤其是,通过将关态电流极低的晶体管用作晶体管101、晶体管102及晶体管104,可以抑制泄漏电流。另外,可以在长时间保持节点ND1、节点ND2及节点ND3的电位。该晶体管例如可以适当地使用将金属氧化物用于沟道形成区域的晶体管(以下,OS晶体管)。
另外,更优选的是,将OS晶体管用作晶体管101、晶体管102、晶体管103和晶体管104的全部。另外,也可以将OS晶体管用作除晶体管101、晶体管102、晶体管103和晶体管104外的晶体管。另外,当在泄漏电流量为可允许范围内进行工作时,可以使用沟道形成区域中包含硅的晶体管(以下,Si晶体管)。此外,可以组合使用OS晶体管及Si晶体管。注意,作为上述Si晶体管,可以举出含有非晶硅的晶体管、含有结晶硅(微晶硅、低温多晶硅、单晶硅)的晶体管等。注意,图1所示的晶体管都是n沟道型晶体管,也可以使用p沟道型晶体管。
作为用于OS晶体管的半导体材料,可以使用能隙为2eV以上,优选为2.5eV以上,更优选为3eV以上的金属氧化物。典型地有含有铟的氧化物半导体等,例如,可以使用后面提到的CAAC-OS(C-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)或CAC-OS(Cloud-Aligned Composite Oxide Semiconductor)等。CAAC-OS具有稳定结晶结构,适用于重视可靠性的晶体管等。CAC-OS呈现高迁移率特性,适用于进行高速驱动的晶体管等。
由于OS晶体管的半导体层具有大能隙,所以呈现极低的关态电流特性,即每沟道宽度1μm的关态电流值仅为几yA/μm(y为10-24)。与Si晶体管不同,OS晶体管不会发生碰撞电离、雪崩击穿、短沟道效应等,因此能够形成高可靠性的电路。此外,Si晶体管所引起的起因于结晶性的不均匀的电特性偏差不容易产生在OS晶体管中。
作为OS晶体管中的半导体层,例如可以采用包含铟、锌及元素M(铝、钛、镓、锗、钇、锆、镧、铈、锡、钕和铪中的一种以上)的以“In-M-Zn类氧化物”表示的膜。
当构成半导体层的氧化物半导体为In-M-Zn类氧化物时,优选用来形成In-M-Zn氧化物膜的溅射靶材的金属元素的原子数比满足In≥M及Zn≥M。这种溅射靶材的金属元素的原子数比优选为In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:3、In:M:Zn=4:2:4.1、In:M:Zn=5:1:6、In:M:Zn=5:1:7、In:M:Zn=5:1:8等。注意,所形成的半导体层的原子数比分别有可能在上述溅射靶材中的金属元素的原子数比的±40%的范围内变动。
作为半导体层,可以使用载流子浓度低的氧化物半导体。例如,作为半导体层可以使用载流子浓度为1×1017/cm3以下,优选为1×1015/cm3以下,更优选为1×1013/cm3以下,进一步优选为1×1011/cm3以下,更进一步优选为小于1×1010/cm3,1×10-9/cm3以上的氧化物半导体。将这样的氧化物半导体称为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体。该氧化物半导体的缺陷能级密度低,因此可以说是具有稳定的特性的氧化物半导体。
注意,本发明不局限于上述记载,可以根据所需的晶体管的半导体特性及电特性(场效应迁移率、阈值电压等)来使用具有适当的组成的材料。另外,优选适当地设定半导体层的载流子浓度、杂质浓度、缺陷密度、金属元素与氧的原子数比、原子间距离、密度等,以得到所需的晶体管的半导体特性。
当构成半导体层的氧化物半导体包含第14族元素之一的硅或碳时,氧空位增加,会使该半导体层变为n型。因此,将半导体层中的硅或碳的浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)设定为2×1018atoms/cm3以下,优选为2×1017atoms/cm3以下。
有时当碱金属及碱土金属与氧化物半导体键合时生成载流子,而使晶体管的关态电流增大。因此,将半导体层中的硅或碳的浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)设定为1×1018atoms/cm3以下,优选为2×1016atoms/cm3以下。
另外,当构成半导体层的氧化物半导体含有氮时该氧化物半导体中生成作为载流子的电子,载流子浓度增加而容易n型化。其结果是,具有含有氮的氧化物半导体的晶体管容易变为常开特性。因此,半导体层的氮浓度(利用二次离子质谱分析法测得的浓度)优选为5×1018atoms/cm3以下。
当构成半导体层的氧化物半导体包含氢时,氢与键合于该氧化物半导体所含的金属原子的氧起反应生成水,因此有时在氧化物半导体中形成氧空位。在氧化物半导体中的沟道形成区域包含氧空位的情况下,晶体管趋于具有常开启特性。再者,有时氢进入氧空位中的缺陷被用作供体而生成作为载流子的电子。此外,有时由于氢的一部分与键合于金属原子的氧键合,生成作为载流子的电子。因此,使用包含较多的氢的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。
氢进入氧空位中的缺陷会被用作氧化物半导体的供体。然而,难以对该缺陷定量地进行评价。因此,在氧化物半导体中,有时不是根据供体浓度而是根据载流子浓度进行评价。由此,在本说明书等中,有时作为氧化物半导体的参数,不采用供体浓度而采用假定为不被施加电场的状态的载流子浓度。就是说,有时也可以将本说明书等所记载的“载流子浓度”称为“供体浓度”。
由此,优选尽可能减少氧化物半导体中的氢。具体而言,在氧化物半导体中,利用二次离子质谱(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)测得的氢浓度低于1×1020atoms/cm3,优选低于1×1019atoms/cm3,更优选低于5×1018atoms/cm3,进一步优选低于1×1018atoms/cm3。通过将氢等杂质被充分减少的氧化物半导体用于晶体管的沟道形成区域,可以赋予稳定的电特性。
氧化物半导体(金属氧化物)被分为单晶氧化物半导体和非单晶氧化物半导体。作为非单晶氧化物半导体例如有CAAC-OS、多晶氧化物半导体、nc-OS(nanocrystallineoxide semiconductor)、a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor)及非晶氧化物半导体等。在非单晶结构中,非晶结构的缺陷态密度最高,而CAAC-OS的缺陷态密度最低。
非晶结构的氧化物半导体膜例如具有无秩序的原子排列且不具有结晶成分。或者,非晶结构的氧化物膜例如是完全的非晶结构且不具有结晶部。
此外,半导体层也可以为具有非晶结构的区域、微晶结构的区域、多晶结构的区域、CAAC-OS的区域和单晶结构的区域中的两种以上的混合膜。混合膜有时例如具有包括上述区域中的两种以上的区域的单层结构或叠层结构。
以下对非单晶半导体层的一个方式的CAC-OS的构成进行说明。
CAC-OS例如是指包含在氧化物半导体中的元素不均匀地分布的构成,其中包含不均匀地分布的元素的材料的尺寸为0.5nm以上且10nm以下,优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。注意,在下面也将在氧化物半导体中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域以0.5nm以上且10nm以下,优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸混合的状态称为马赛克(mosaic)状或补丁(patch)状。
氧化物半导体优选至少包含铟。尤其是,优选包含铟及锌。除此之外,也可以还包含选自铝、镓、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种。
例如,In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS(在CAC-OS中,尤其可以将In-Ga-Zn氧化物称为CAC-IGZO)是指材料分成铟氧化物(以下,称为InOX1(X1为大于0的实数))或铟锌氧化物(以下,称为InX2ZnY2OZ2(X2、Y2及Z2为大于0的实数))以及镓氧化物(以下,称为GaOX3(X3为大于0的实数))或镓锌氧化物(以下,称为GaX4ZnY4OZ4(X4、Y4及Z4为大于0的实数))等而成为马赛克状,且马赛克状的InOX1或InX2ZnY2OZ2均匀地分布在膜中的构成(以下,也称为云状)。
换言之,CAC-OS是具有以GaOX3为主要成分的区域和以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域混在一起的构成的复合氧化物半导体。在本说明书中,例如,当第一区域的In与元素M的原子个数比大于第二区域的In与元素M的原子个数比时,第一区域的In浓度高于第二区域。
注意,IGZO是通称,有时是指包含In、Ga、Zn及O的化合物。作为典型例子,可以举出以InGaO3(ZnO)m1(m1为自然数)或In(1+x0)Ga(1-x0)O3(ZnO)m0(-1≤x0≤1,m0为任意数)表示的结晶性化合物。
上述结晶性化合物具有单晶结构、多晶结构或CAAC结构。CAAC结构是多个IGZO的纳米晶具有c轴取向性且在a-b面上以不取向的方式连接的结晶结构。
另一方面,CAC-OS与氧化物半导体的材料构成有关。CAC-OS是指如下构成:在包含In、Ga、Zn及O的材料构成中,一部分中观察到以Ga为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域分别以马赛克状无规律地分散。因此,在CAC-OS中,结晶结构是次要因素。
CAC-OS不包含组成不同的两种以上的膜的叠层结构。例如,不包含由以In为主要成分的膜与以Ga为主要成分的膜的两层构成的结构。
注意,有时观察不到以GaOX3为主要成分的区域与以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域之间的明确的边界。
在CAC-OS中包含选自铝、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种以代替镓的情况下,CAC-OS是指如下构成:一部分中观察到以该金属元素为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域以马赛克状无规律地分散。
CAC-OS例如可以通过在对衬底不进行加热的条件下利用溅射法来形成。在利用溅射法形成CAC-OS的情况下,作为成膜气体,可以使用选自惰性气体(典型的是氩)、氧气体和氮气体中的一种或多种。另外,成膜时的成膜气体的总流量中的氧气体的流量比越低越好,例如,将氧气体的流量比设定为0%以上且低于30%,优选为0%以上且10%以下。
CAC-OS具有如下特征:通过根据X射线衍射(XRD:X-ray Diffraction)测定法之一的Out-of-plane法利用θ/2θ扫描进行测定时,观察不到明确的峰值。也就是说,根据X射线衍射,可知在测定区域中没有a-b面方向及c轴方向上的取向。
在通过照射束径为1nm的电子束(也称为纳米束)而取得的CAC-OS的电子衍射图案中,观察到环状的亮度高的区域(环状区域)以及在该环状区域内的多个亮点。由此,根据电子衍射图案,可知CAC-OS的结晶结构具有在平面方向及截面方向上没有取向的nc(nanocrystal)结构。
例如,在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中,根据通过能量分散型X射线分析法(EDX:Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)取得的EDX面分析(mapping)图像,可确认到:具有以GaOX3为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域不均匀地分布而混合的构成。
CAC-OS的结构与金属元素均匀地分布的IGZO化合物不同,具有与IGZO化合物不同的性质。换言之,CAC-OS具有以GaOX3等为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域互相分离且以各元素为主要成分的区域为马赛克状的构成。
在此,以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域的导电性高于以GaOX3等为主要成分的区域。换言之,当载流子流过以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域时,呈现氧化物半导体的导电性。因此,当以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域在氧化物半导体中以云状分布时,可以实现高场效应迁移率(μ)。
另一方面,以GaOX3等为主要成分的区域的绝缘性高于以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域。换言之,当以GaOX3等为主要成分的区域在氧化物半导体中分布时,可以抑制泄漏电流而实现良好的开关工作。
因此,当将CAC-OS用于半导体元件时,通过起因于GaOX3等的绝缘性及起因于InX2ZnY2OZ2或InOX1的导电性的互补作用可以实现高通态电流(Ion)及高场效应迁移率(μ)。
使用CAC-OS的半导体元件具有高可靠性。因此,CAC-OS适用于各种半导体装置的构成材料。
参照图2所示的时序图说明对图像数据附加校正数据的像素10的工作的一个例子。另外,在以下说明中,以“High”表示高电位,以“Low”表示低电位。此外,校正数据为“Vw”,图像数据为“Vdata”,特定电位为“Vref”。作为“Vref”,例如可以使用0V、GND电位或特定的基准电位。另外,“Vw”可以被称为任意的第一数据,“Vdata”可以被称为任意的第二数据。
首先,说明将校正数据“Vw”写入到节点ND1的工作。注意,这里在电位的分布、耦合或损耗中不考虑因电路的结构、工作时机等的详细变化。
在时间T1,布线121、布线122、布线131及布线132的电位分别为“High”、“High”、“Vref”及“Vw”,由此晶体管101、晶体管102及晶体管104导通,节点ND1被写入布线132的电位“Vw”,节点ND2被写入布线131的电位“Vref”,节点ND3被写入布线133的电位“V0”。“V0”优选为电流不流过发光元件114的电位,即为发光元件114的阈值电压以下的电位。
此时,在将施加到电容器111两端的电位差作为V1的情况下,电位差V1可以由算式(1)表示。
V1=Vw-Vref (1)
同样地,在将施加到电容器112两端的电位差作为V2的情况下,电位差V2可以由算式(2)表示。
V2=Vref-V0 (2)
到这里是校正数据“Vw”的写入工作。另外,在不进行校正的情况下,可以在上述工作中作为校正数据“Vw”供应与“Vref”相同的电位。
接着,说明图像数据“Vdata”的校正工作。
在时间T2,布线121、布线122及布线131的电位分别为“High”、“Low”及“Vdata”,由此晶体管102非导通而节点ND1成为浮动状态。另外,节点ND2的电位从“Vref”变为“Vdata”。
此时,在将节点ND1的电位作为Vx时,由于施加到电容器111两端的电位差保持算式(1)所示的值,因此Vx可以由算式(3)表示。
Vx=Vw-Vref+Vdata (3)
在此,在将Vref设为0V时,可以得到算式(4)。
Vx=Vw+Vdata (4)
如算式(4)所示,节点ND1的电位Vx是由对校正数据“Vw”加上图像数据“Vdata”的值而得的。就是说,通过将保持在存储器电路中的信号与后面写入的信号合并,可以进行图像的重叠。
到这里说明图像数据“Vdata”的校正工作。
接着,说明显示工作。
在时间T3,布线121及布线122的电位都为“Low”,由此晶体管101及晶体管104非导通,晶体管103的栅极-源极间电压Vgs成为保持在电容器111及电容器112中的电压,对应于Vgs的电流流过发光元件114。此时,节点ND1的电位成为“Vw+Vdata+a”,节点ND2的电位成为“Vdata+a”,节点ND3的电位成为“V0+a”。注意,a为常数,表示发光元件114的连接于晶体管103一侧的电极的电位从V0起直到使对应于Vgs的电流流过所需的电位为止的变动量。
图2的工作可以在一个水平期间内连续地进行。
通过组合这样的图像数据和校正数据,可以进行上转换、HDR显示、显示装置固有的显示不均匀的校正、像素所包括的晶体管的阈值电压的校正等。或者,可以组合这些来进行。
在上转换工作中,例如,对相邻的四个像素(两行两列)的全部供应相同的图像数据。被供应的图像数据在各像素中被校正(转换)为不同图像数据,而可以在各像素中进行显示。例如,通过对具有8K4K的像素数的显示装置的特定四个像素输入适用于4K2K用数据的特定一个像素的数据并对该四个像素的每一个输入彼此不同的校正数据,可以进行提高分辨率的显示。
本发明的一个方式的显示装置可以重叠地显示不同的图像,这是广义上的图像数据的校正。例如,可以显示重叠了由图像数据“Vdata”构成的第一图像与由校正数据“Vw”构成的第二图像的合成图像。这样图像数据和校正数据的组合不仅可以合成地显示不同的图像,而且还可以提高显示图像整体的亮度等。例如,可以适用于文字插入及AR(AugmentedReality:增强现实)显示等。
本发明的一个方式的显示装置即使使用通用驱动器IC也可以向显示元件供应高电压。另外,可以将用来驱动发光元件等的从驱动器IC供应的电压减少至1/2左右,由此可以使显示装置低功耗化。此外,例如,通过写入两次相同图像数据可以增大流过发光元件的电流,由此可以提高显示器的亮度。
<结构例子2>
图3示出与图1所示的像素10不同的结构。如图3所示,晶体管101、晶体管102、晶体管103及晶体管104也可以都包括背栅极。尤其是,被用作发光元件114的驱动晶体管的晶体管103优选包括背栅极。图3具有背栅极与栅极(有时也称为前栅极)电连接的结构,这有提高通态电流的效果。另外,晶体管包括背栅极,由此可以提高晶体管的饱和特性。此外,也可以具有背栅极与可供应恒定电位的布线(未图示)电连接以控制晶体管的阈值电压的结构。虽然在图3中示出所有的晶体管中设置有背栅极的结构,但是也可以包括不设置背栅极的晶体管。
<结构例子3>
图4示出与图1所示的像素10不同的结构。图4所示的像素10的与图1所示的像素10不同之处是:不包括布线133;晶体管104的源极和漏极中的另一个与晶体管103的源极和漏极中的一个电连接;以及晶体管104的栅极与布线134电连接。布线134可以具有控制晶体管104的导通的信号线的功能。
发光元件114的一个电极与晶体管104的源极和漏极中的一个电连接。晶体管104的源极和漏极中的另一个与晶体管103的源极和漏极中的一个电连接。晶体管104的源极和漏极中的另一个与电容器112的一个电极电连接。晶体管103的栅极与晶体管102的源极和漏极中的一个电连接。晶体管103的栅极与电容器111的一个电极电连接。电容器111的另一个电极与电容器112的另一个电极电连接。电容器111的另一个电极与晶体管101的源极和漏极中的一个电连接。
晶体管101的栅极与布线121电连接。晶体管102的栅极与布线122电连接。晶体管101的源极和漏极中的另一个与布线131电连接。晶体管102的源极和漏极中的另一个与布线132电连接。晶体管104的栅极与布线134电连接。
晶体管103的源极和漏极中的另一个与布线128电连接。发光元件114的另一个电极与布线129电连接。布线128及布线129具有供电功能。例如,布线128可以被用作高电位电源线。另外,布线129被用作低电位电源线。
在图4所示的结构中,在晶体管104导通时电流流过发光元件114。因此,可以在将校正数据“Vw”与图像数据“Vdata”合并后以任意时机开始发光元件114的发光。
<结构例子4>
图5A及图5B示出与图1所示的像素10不同的结构。
图5A所示的像素10的与图1所示的像素10不同之处是:不包括晶体管104及布线133。如上所述那样,晶体管104具有防止发生如下不良的功能:在节点ND3的电位成为发光元件的阈值电压以上时非意图性的电流流过发光元件114。然而,如果写入到节点ND3的信号被设为低于发光元件114的阈值电压的值,就可以省略晶体管104。如图5A所示的结构那样,通过减少每像素的晶体管个数,可以缩减像素所占的面积来实现高清晰的显示装置。另外,可以提高开口率来实现高亮度显示装置。
图5B所示的像素10的与图5A所示的像素10不同之处是:发光元件114的一个电极与晶体管103的源极和漏极中的一个电连接;以及发光元件114的另一个电极与布线128电连接。
发光元件114的一个电极与晶体管103的源极和漏极中的一个电连接。晶体管103的源极和漏极中的另一个与电容器112的一个电极电连接。晶体管103的栅极与晶体管102的源极和漏极中的一个电连接。晶体管103的栅极与电容器111的一个电极电连接。电容器111的另一个电极与电容器112的另一个电极电连接。电容器111的另一个电极与晶体管101的源极和漏极中的一个电连接。
晶体管101的栅极与布线121电连接。晶体管102的栅极与布线122电连接。晶体管101的源极和漏极中的另一个与布线131电连接。晶体管102的晶体管的源极和漏极中的另一个与布线132电连接。
发光元件114的另一个电极与布线128电连接。晶体管103的源极和漏极中的另一个与布线129电连接。布线128及布线129具有供电功能。例如,布线128可以被用作高电位电源线。另外,布线129被用作低电位电源线。
在图5B所示的像素10中,由于节点ND3连接于供应固定电位的布线129,因此可以稳定地进行校正数据“Vw”与图像数据“Vdata”的合并。
图6A是采用上述像素10的结构的显示装置100的方框图。显示装置100包括显示部150、栅极驱动器130及源极驱动器140。显示部150包括像素10(1,1)至像素10(m,n)这多个像素,各像素可以被配置为矩阵状。m及n都是1以上的整数。
多个像素10都从栅极驱动器130通过多个布线(布线121等)被供应信号,以控制其驱动。另外,多个像素10都从源极驱动器140通过多个布线(布线131等)被供应信号,以控制其驱动。
在进行彩色显示的情况下,如图6B所示,像素10相当于R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的三原色的子像素10Re、子像素10Gr、子像素10Bl,组合多个子像素构成一个像素。注意,子像素的颜色的个数及组合不局限于RGB这三个。如图6C所示,组合R、G、B、W(白色)的四个颜色的子像素10Re、子像素10Gr、子像素10Bl、子像素10Wh构成一个像素也是有效的。另外,可以组合R、G、B、Y(黄色)的四个颜色的子像素构成一个像素。
本实施方式可以与其他实施方式等所记载的结构适当地组合而实施。
(实施方式2)
本实施方式对使用发光器件的显示装置的结构例子进行说明。注意,在本实施方式中省略实施方式1已说明的显示装置的构成要素、工作及功能。
在本实施方式所说明的显示装置中可以使用实施方式1所说明的像素。注意,在下面说明的扫描线驱动电路相当于栅极驱动器,而信号线驱动电路相当于源极驱动器。
图7A至图7C示出能够使用本发明的一个方式的显示装置的结构。
在图7A中,以围绕设置在第一衬底4001上的显示部215的方式设置密封剂4005,显示部215被密封剂4005及第二衬底4006密封。
在图7A中,扫描线驱动电路221a、信号线驱动电路231a、信号线驱动电路232a及公共线驱动电路241a都包括设置在印刷电路板4041上的多个集成电路4042。集成电路4042由单晶半导体或多晶半导体形成。公共线驱动电路241a具有对实施方式1所示的布线129等供应规定电位的功能。
通过FPC(Flexible Printed Circuit:柔性印刷电路)4018向扫描线驱动电路221a、公共线驱动电路241a、信号线驱动电路231a及信号线驱动电路232a供应各种信号及电位。
包括于扫描线驱动电路221a及公共线驱动电路241a中的集成电路4042具有对显示部215供应选择信号的功能。包括于信号线驱动电路231a及信号线驱动电路232a中的集成电路4042具有对显示部215供应图像数据的功能。集成电路4042被安装在与由第一衬底4001上的密封剂4005围绕的区域不同的区域中。
注意,对集成电路4042的连接方法没有特别的限制,可以使用引线键合法、COF法、COG法、TCP法等。
图7B示出利用COG法安装包含于信号线驱动电路231a及信号线驱动电路232a中的集成电路4042的例子。另外,通过将驱动电路的一部分或整体形成在形成有显示部215的衬底上,可以形成系统整合型面板(system-on-panel)。
图7B示出将扫描线驱动电路221a及公共线驱动电路241a形成在形成有显示部215的衬底上的例子。通过同时形成驱动电路与显示部215内的像素电路,可以减少构件数。由此,可以提高生产率。
在图7B中,以围绕设置在第一衬底4001上的显示部215、扫描线驱动电路221a以及公共线驱动电路241a的方式设置密封剂4005。显示部215、扫描线驱动电路221a及公共线驱动电路241a上设置有第二衬底4006。由此,显示部215、扫描线驱动电路221a及公共线驱动电路241a与显示器件被第一衬底4001、密封剂4005及第二衬底4006密封在一起。
虽然在图7B中示出另行形成信号线驱动电路231a及信号线驱动电路232a并将其安装至第一衬底4001的例子,但是本发明的一个方式不局限于该结构,也可以另行形成扫描线驱动电路并进行安装,或者另行形成信号线驱动电路的一部分或扫描线驱动电路的一部分并进行安装。另外,如图7C所示,也可以将信号线驱动电路231a及信号线驱动电路232a形成在形成有显示部215的衬底上。
显示装置有时包括显示器件为密封状态的面板和在该面板中安装有包括控制器的IC等的模块。
设置于第一衬底上的显示部及扫描线驱动电路包括多个晶体管。作为该晶体管,可以使用实施方式1所示的Si晶体管或OS晶体管。
外围驱动电路所包括的晶体管及显示部的像素电路所包括的晶体管的结构既可以相同,也可以不同。外围驱动电路所包括的晶体管既可以都具有相同的结构,也可以具有两种以上的结构。同样地,像素电路所包括的晶体管既可以都具有相同的结构,也可以具有两种以上的结构。
另外,可以在第二衬底4006上设置输入装置4200。对图7A至图7C所示的显示装置设置输入装置4200的结构能够用作触摸面板。
对本发明的一个方式的触摸面板所包括的感测器件(也称为传感元件)没有特别的限制。可以将能够检测出手指、触屏笔等检测对象的接近或接触的各种传感器用作感测器件。
作为传感器的方式,例如可以利用静电电容式、电阻式、表面声波式、红外线式、光学式、压敏式等各种方式。
在本实施方式中,以包括静电电容式的感测器件的触摸面板为例进行说明。
作为静电电容式,有表面型静电电容式、投影型静电电容式等。另外,作为投影型静电电容式,有自电容式、互电容式等。优选使用互电容式,因为可以同时进行多点感测。
本发明的一个方式的触摸面板可以采用贴合了分别制造的显示装置和感测器件的结构、在支撑显示器件的衬底和对置衬底中的一方或双方设置有构成感测器件的电极等的结构等各种各样的结构。
图8A和图8B示出触摸面板的一个例子。图8A是触摸面板4210的立体图。图8B是输入装置4200的立体示意图。注意,为了明确起见,只示出典型的构成要素。
触摸面板4210具有贴合了分别制造的显示装置与感测器件的结构。
触摸面板4210包括重叠设置的输入装置4200和显示装置。
输入装置4200包括衬底4263、电极4227、电极4228、多个布线4237、多个布线4238及多个布线4239。例如,电极4227可以与布线4237或布线4239电连接。另外,电极4228可以与布线4239电连接。FPC4272b可以与多个布线4237及多个布线4238分别电连接。FPC4272b可以设置有IC4273b。
显示装置的第一衬底4001与第二衬底4006之间可以设置触摸传感器。当在第一衬底4001与第二衬底4006之间设置触摸传感器时,除了静电电容式触摸传感器之外还可以使用利用光电转换元件的光学式触摸传感器。
图9是图7B中以点划线N1-N2示出的部分的截面图。图9所示的显示装置包括电极4015,该电极4015与FPC4018的端子通过各向异性导电层4019电连接。另外,在图9中,电极4015在形成于绝缘层4112、绝缘层4111及绝缘层4110的开口中与布线4014电连接。
电极4015与第一电极层4030使用同一导电层形成,布线4014与晶体管4010及晶体管4011的源电极及漏电极使用同一导电层形成。
设置在第一衬底4001上的显示部215和扫描线驱动电路221a包括多个晶体管,在图9中,示出显示部215中的晶体管4010及扫描线驱动电路221a中的晶体管4011。虽然图9中作为晶体管4010及晶体管4011示出底栅型晶体管,但是也可以使用顶栅型晶体管。
在图9中,在晶体管4010及晶体管4011上设置有绝缘层4112。另外,绝缘层4112上形成有分隔壁4510。
晶体管4010及晶体管4011设置在绝缘层4102上。另外,晶体管4010及晶体管4011包括形成在绝缘层4111上的电极4017。电极4017可以用作背栅电极。
图9所示的显示装置包括电容器4020。电容器4020包括以与晶体管4010的栅电极同一工序形成的电极4021以及以与源电极及漏电极同一工序形成的电极。这些电极隔着绝缘层4103彼此重叠。
一般而言,考虑像素部中配置的晶体管的泄漏电流等设定显示装置的像素部中设置的电容器的电容值以使其能够在指定期间保持电荷。电容器的电容值考虑晶体管的关态电流等设定即可。
设置在显示部215中的晶体管4010与显示器件电连接。图9是作为显示器件使用发光器件的发光显示装置(也称为“EL显示装置”)的一个例子。被用作显示器件的发光器件4513与设置在显示部215中的晶体管4010电连接。虽然发光器件4513具有第一电极层4030、发光层4511及第二电极层4031的叠层结构,但是不局限于该结构。根据从发光器件4513取出光的方向等,可以适当地改变发光器件4513的结构。
另外,图9所示的显示装置包括绝缘层4111及绝缘层4104。作为绝缘层4111及绝缘层4104,使用不易使杂质元素透过的绝缘层。通过由绝缘层4111和绝缘层4104夹持晶体管的半导体层,可以防止来自外部的杂质的混入。
作为显示装置所包括的显示器件,可以使用发光器件。作为发光器件,例如可以使用利用电致发光的EL器件。EL器件在一对电极之间具有包含发光化合物的层(也称为EL层)。当使一对电极之间产生高于EL器件的阈值电压的电位差时,空穴从阳极一侧注入到EL层中,而电子从阴极一侧注入到EL层中。被注入的电子和空穴在EL层中重新结合,由此,包含在EL层中的发光化合物发光。
EL器件根据发光材料是有机化合物还是无机化合物被区别,通常前者被称为有机EL器件,而后者被称为无机EL器件。注意,作为发光材料使用化合物半导体的LED(包括Micro-LED)也是EL器件之一。
在有机EL器件中,通过施加电压,电子从一个电极注入到EL层中,而空穴从另一个电极注入到EL层中。通过这些载流子(电子及空穴)重新结合,发光有机化合物形成激发态,当从该激发态回到基态时该有机化合物发光。由于这种机理,这种发光器件被称为电流激发型发光器件。
EL层除了发光化合物以外也可以还包括空穴注入性高的物质、空穴传输性高的物质、空穴阻挡材料、电子传输性高的物质、电子注入性高的物质或双极性的物质(电子传输性及空穴传输性高的物质)等。
EL层可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、转印法、印刷法、喷墨法、涂敷法等的方法形成。
无机EL器件根据其器件结构而分类为分散型无机EL器件和薄膜型无机EL器件。分散型无机EL器件包括发光层,其中发光材料的粒子分散在粘合剂中,并且其发光机理是利用供体能级和受主能级的供体-受主重新结合型发光。薄膜型无机EL器件是其中发光层夹在电介质层之间,并且该夹着发光层的电介质层夹在电极之间的结构,其发光机理是利用金属离子的内壳层电子跃迁的局部型发光。注意,这里作为发光器件使用有机EL器件进行说明。
为了取出发光,使发光器件的一对电极中的至少一个为透明。在衬底上形成有晶体管及发光器件。
作为发光器件可以采用从与该衬底相反一侧的表面取出发光的顶部发射结构;从衬底一侧的表面取出发光的底部发射结构;以及从两个表面取出发光的双面发射结构。
分隔壁4510使用有机绝缘材料或无机绝缘材料形成。尤其优选使用感光树脂材料,在第一电极层4030上形成开口部,并且将该开口部的侧面形成为具有连续曲率的倾斜面。
发光层4511可以使用一个层构成,也可以使用多个层的叠层构成。
发光器件4513的发光颜色可以根据构成发光层4511的材料为白色、红色、绿色、蓝色、青色、品红色或黄色等。
作为实现彩色显示的方法,有如下方法:组合发光颜色为白色的发光器件4513和着色层的方法;以及在每个像素设置发光颜色不同的发光器件4513的方法。前者的方法的生产率比后者的方法高。另一方面,在后者的方法中,需要根据每个像素形成发光层4511,所以其生产率比前者的方法低。但是,在后者的方法中,可以得到其色纯度比前者的方法高的发光颜色。通过在后者的方法中使发光器件4513具有微腔结构,可以进一步提高色纯度。
发光层4511也可以包含量子点等无机化合物。例如,通过将量子点用于发光层,也可以将其用作发光材料。
为了防止氧、氢、水分、二氧化碳等进入发光器件4513,也可以在第二电极层4031及分隔壁4510上形成保护层。作为保护层,可以形成氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氮化铝、氧氮化铝、氮氧化铝、DLC(Diamond Like Carbon:类金刚石薄膜)等。此外,在由第一衬底4001、第二衬底4006以及密封剂4005密封的空间中设置有填充剂4514并被密封。如此,为了不暴露于外部气体,优选使用气密性高且脱气少的保护薄膜(粘合薄膜、紫外线固化树脂薄膜等)、覆盖材料进行封装(封入)。
作为填充剂4514,除了氮或氩等惰性气体以外,也可以使用紫外线固化树脂或热固化树脂,例如可以使用PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸类树脂、聚酰亚胺、环氧类树脂、硅酮类树脂、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)或EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)等。填充剂4514也可以包含干燥剂。
作为密封剂4005,可以使用玻璃粉等玻璃材料或者两液混合型树脂等在常温下固化的固化树脂、光固化树脂、热固化树脂等树脂材料。密封剂4005也可以包含干燥剂。
根据需要,也可以在发光器件的光射出面上适当地设置诸如偏振片或者圆偏振片(包括椭圆偏振片)、相位差板(λ/4板、λ/2板)、滤色片等光学薄膜。此外,也可以在偏振片或者圆偏振片上设置抗反射膜。例如,可以进行抗眩光处理,该处理是通过利用表面的凹凸扩散反射光来降低反射眩光的处理。
通过使发光器件具有微腔结构,能够提取色纯度高的光。另外,通过组合微腔结构和滤色片,可以防止反射眩光,而可以提高图像的可见度。
关于对显示器件施加电压的第一电极层及第二电极层(也称为像素电极层、公共电极层、对置电极层等),根据取出光的方向、设置电极层的地方以及电极层的图案结构而选择其透光性、反射性,即可。
作为第一电极层4030及第二电极层4031,可以使用包含氧化钨的氧化铟、包含氧化钨的铟锌氧化物、包含氧化钛的氧化铟、铟锡氧化物、包含氧化钛的铟锡氧化物、铟锌氧化物、添加有氧化硅的铟锡氧化物等具有透光性的导电材料。
第一电极层4030及第二电极层4031可以使用钨(W)、钼(Mo)、锆(Zr)、铪(Hf)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、钛(Ti)、铂(Pt)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)等金属、其合金和其氮化物中的一种以上形成。
第一电极层4030及第二电极层4031可以使用包含导电高分子(也称为导电聚合体)的导电组成物形成。作为导电高分子,可以使用所谓的π电子共轭导电高分子。例如,可以举出聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、或者由苯胺、吡咯及噻吩中的两种以上构成的共聚物或其衍生物等。
由于晶体管容易因静电等而损坏,所以优选设置用来保护驱动电路的保护电路。保护电路优选使用非线性元件构成。
另外,也可以在第一电极层4030与第二电极层4031间设置间隔物(未图示)。间隔物具有控制第一电极层4030与第二电极层4031的间隔(单元间隙)的功能。间隔物的形状没有特别的限制。作为间隔物例如可以使用柱子状间隔物、球状间隔物等。
根据需要,可以适当地设置黑矩阵(遮光层)、着色层(滤色片)、偏振构件、相位差构件、抗反射构件等的光学构件(光学衬底)等。例如,也可以使用利用偏振衬底以及相位差衬底的圆偏振。
注意,如图10所示那样,也可以采用具有晶体管及电容器在高度方向上重叠的区域的叠层结构。例如,通过以重叠构成驱动电路的晶体管4011及晶体管4022的方式配置,可以实现窄边框的显示装置。此外,通过构成像素电路的晶体管4010、晶体管4023、电容器4020等以部分地包括重叠区域的方式配置,可以提高开口率及分辨率。
此外,在像素电路中,作为电极及布线使用对可见光具有高透光性的透光性导电膜,可以提高像素中的光透过率,因此可以实质上提高开口率。此外,由于在使用OS晶体管时半导体层也具有透光性,所以进一步提高开口率。这在晶体管等不采用叠层结构时也有效。
本实施方式可以与其他实施方式等所记载的结构适当地组合而实施。
(实施方式3)
在本实施方式中,参照附图说明可以代替上述实施方式所示的各晶体管而使用的晶体管的一个例子。
本发明的一个方式的显示装置可以使用底栅型晶体管或顶栅型晶体管等各种形态的晶体管来制造。因此,可以很容易地对应于现有的生产线更换所使用的半导体层材料或晶体管结构。
<底栅型晶体管>
图11A1示出底栅型晶体管之一的沟道保护型晶体管810的沟道长度方向的截面图。在图11A1中,晶体管810形成在衬底771上。另外,晶体管810在衬底771上隔着绝缘层772包括电极746。另外,在电极746上隔着绝缘层726包括半导体层742。电极746可以被用作栅电极。绝缘层726可以被用作栅极绝缘层。
在半导体层742的沟道形成区域上包括绝缘层741。此外,在绝缘层726上以与半导体层742的一部分接触的方式包括电极744a及电极744b。电极744a可以被用作源电极和漏电极中的一个。电极744b可以被用作源电极和漏电极中的另一个。电极744a的一部分及电极744b的一部分形成在绝缘层741上。
绝缘层741可以被用作沟道保护层。通过在沟道形成区域上设置绝缘层741,可以防止在形成电极744a及电极744b时半导体层742露出。由此,可以防止在形成电极744a及电极744b时半导体层742的沟道形成区域被蚀刻。根据本发明的一个方式,可以实现电特性良好的晶体管。
晶体管810在电极744a、电极744b及绝缘层741上包括绝缘层728,在绝缘层728上包括绝缘层729。
当将氧化物半导体用于半导体层742时,优选将能够从半导体层742的一部分中夺取氧而产生氧空位的材料用于电极744a及电极744b的至少与半导体层742接触的部分。半导体层742中的产生氧空位的区域的载流子浓度增加,该区域n型化而成为n型区域(n+区域)。因此,该区域能够被用作源区域或漏区域。当将氧化物半导体用于半导体层742时,作为能够从半导体层742中夺取氧而产生氧空位的材料的一个例子,可以举出钨、钛等。
通过在半导体层742中形成源区域及漏区域,可以降低电极744a及电极744b与半导体层742的接触电阻。因此,可以使场效应迁移率及阈值电压等晶体管的电特性良好。
当将硅等半导体用于半导体层742时,优选在半导体层742与电极744a之间及半导体层742与电极744b之间设置被用作n型半导体或p型半导体的层。用作n型半导体或p型半导体的层可以被用作晶体管的源区域或漏区域。
绝缘层729优选使用具有防止杂质从外部扩散到晶体管中或者降低杂质的扩散的功能的材料形成。此外,根据需要也可以省略绝缘层729。
图11A2所示的晶体管811的与晶体管810不同之处在于:在绝缘层729上包括可用作背栅电极的电极723。电极723可以使用与电极746同样的材料及方法形成。
一般而言,背栅电极使用导电层来形成,并以半导体层的沟道形成区域被栅电极与背栅电极夹持的方式设置。因此,背栅电极可以具有与栅电极同样的功能。背栅电极的电位可以与栅电极相等,也可以为接地电位(GND电位)或任意电位。另外,通过不跟栅电极联动而独立地改变背栅电极的电位,可以改变晶体管的阈值电压。
电极746及电极723都可以被用作栅电极。因此,绝缘层726、绝缘层728及绝缘层729都可以被用作栅极绝缘层。另外,也可以将电极723设置在绝缘层728与绝缘层729之间。
注意,当将电极746和电极723中的一个称为“栅电极”时,将另一个称为“背栅电极”。例如,在晶体管811中,当将电极723称为“栅电极”时,将电极746称为“背栅电极”。另外,当将电极723用作“栅电极”时,晶体管811是顶栅型晶体管之一种。此外,有时将电极746和电极723中的一个称为“第一栅电极”,有时将另一个称为“第二栅电极”。
通过隔着半导体层742设置电极746及电极723并将电极746及电极723的电位设定为相同,半导体层742中的载流子流过的区域在膜厚度方向上更加扩大,所以载流子的移动量增加。其结果是,晶体管811的通态电流增大,并且场效应迁移率也增高。
因此,晶体管811是相对于占有面积具有较大的通态电流的晶体管。也就是说,可以相对于所要求的通态电流缩小晶体管811的占有面积。根据本发明的一个方式,可以缩小晶体管的占有面积。因此,根据本发明的一个方式,可以实现集成度高的半导体装置。
由于栅电极及背栅电极使用导电层形成,因此具有防止在晶体管的外部产生的电场影响到形成沟道的半导体层的功能(尤其是对静电等的电场遮蔽功能)。另外,当将背栅电极形成得比半导体层大以使用背栅电极覆盖半导体层时,能够提高电场遮蔽功能。
另外,通过使用具有遮光性的导电膜形成背栅电极,能够防止光从背栅电极一侧入射到半导体层。由此,能够防止半导体层的光劣化,并防止晶体管的阈值电压漂移等电特性劣化。
根据本发明的一个方式,可以实现可靠性良好的晶体管。另外,可以实现可靠性良好的半导体装置。
图11B1示出与图11A1不同的结构的沟道保护型晶体管820的沟道长度方向的截面图。晶体管820具有与晶体管810大致相同的结构,而不同之处在于:绝缘层741覆盖半导体层742的端部。在选择性地去除绝缘层741的重叠于半导体层742的部分而形成的开口部中,半导体层742与电极744a电连接。另外,在选择性地去除绝缘层741的重叠于半导体层742的部分而形成的其他开口部中,半导体层742与电极744b电连接。绝缘层741的与沟道形成区域重叠的区域可以被用作沟道保护层。
图11B2所示的晶体管821的与晶体管820不同之处在于:在绝缘层729上包括可以被用作背栅电极的电极723。
通过设置绝缘层741,可以防止在形成电极744a及电极744b时产生的半导体层742的露出。因此,可以防止在形成电极744a及电极744b时半导体层742被薄膜化。
与晶体管810及晶体管811相比,晶体管820及晶体管821的电极744a与电极746之间的距离及电极744b与电极746之间的距离更长。因此,可以减少产生在电极744a与电极746之间的寄生电容。此外,可以减少产生在电极744b与电极746之间的寄生电容。根据本发明的一个方式,可以提供一种电特性良好的晶体管。
图11C1示出作为底栅型晶体管之一的沟道蚀刻型晶体管825的沟道长度方向的截面图。在晶体管825中,不使用绝缘层741形成电极744a及电极744b。因此,在形成电极744a及电极744b时露出的半导体层742的一部分有时被蚀刻。另一方面,由于不设置绝缘层741,可以提高晶体管的生产率。
图11C2所示的晶体管826的与晶体管825的不同之处在于:在绝缘层729上具有可以用作背栅电极的电极723。
图12A1至图12C2示出晶体管810、811、820、821、825、826的沟道宽度方向的截面图。
在图12B2和图12C2所示的结构中,栅电极和背栅电极彼此连接,由此栅电极和背栅电极的电位相同。此外,半导体层742被夹在栅电极和背栅电极之间。
在沟道宽度方向上,栅电极和背栅电极的长度比半导体层742大,并且半导体层742整体夹着绝缘层726、741、728、729被栅电极或背栅电极覆盖。
通过采用该结构,可以由栅电极及背栅电极的电场电围绕包括在晶体管中的半导体层742。
可以将如晶体管821或晶体管826那样的利用栅电极及背栅电极的电场电围绕形成沟道形成区域的半导体层742的晶体管的装置结构称为Surrounded channel(S-channel:围绕沟道)结构。
通过采用S-channel结构,可以利用栅电极和背栅电极中的一个或两个对半导体层742有效地施加用来引起沟道形成的电场。由此,晶体管的电流驱动能力得到提高,从而可以得到较高的通态电流特性。此外,由于可以增加通态电流,所以可以使晶体管微型化。此外,通过采用S-channel结构,可以提高晶体管的机械强度。
<顶栅型晶体管>
图13A1所例示的晶体管842是顶栅型晶体管之一。电极744a及电极744b在形成于绝缘层728及绝缘层729中的开口与半导体层742电连接。
去除不与电极746重叠的绝缘层726的一部分,以电极746及剩余的绝缘层726为掩模将杂质引入到半导体层742,由此可以在半导体层742中以自对准(self-alignment)的方式形成杂质区域。晶体管842包括绝缘层726超过电极746的端部延伸的区域。半导体层742的通过绝缘层726被引入杂质的区域的杂质浓度低于不通过绝缘层726被引入杂质的区域。在半导体层742的不与电极746重叠的区域中形成LDD(Lightly Doped Drain:轻掺杂漏极)区域。
图13A2所示的晶体管843的与晶体管842不同之处在于:包括电极723。晶体管843包括形成在衬底771上的电极723。电极723具有隔着绝缘层772与半导体层742重叠的区域。电极723可以被用作背栅电极。
另外,如图13B1所示的晶体管844及图13B2所示的晶体管845那样,也可以完全去除不与电极746重叠的区域的绝缘层726。另外,如图13C1所示的晶体管846及图13C2所示的晶体管847那样,也可以不去除绝缘层726。
在晶体管842至晶体管847中,也可以在形成电极746之后以电极746为掩模而将杂质引入到半导体层742,由此在半导体层742中自对准地形成杂质区域。根据本发明的一个方式,可以实现电特性良好的晶体管。另外,根据本发明的一个方式,可以实现集成度高的半导体装置。
图14A1至图14C2示出晶体管842、843、844、845、846、847的沟道宽度方向的截面图。
晶体管843、晶体管845及晶体管847具有上述S-channel结构。但是,不局限于此,晶体管843、晶体管845及晶体管847也可以不具有S-channel结构。
本实施方式可以与其他实施方式等所记载的结构适当地组合而实施。
(实施方式4)
作为能够使用本发明的一个方式的显示装置的电子设备,可以举出显示器件、个人计算机、具备记录媒体的图像存储装置及图像再现装置、移动电话、包括便携式游戏机的游戏机、便携式数据终端、电子书阅读器、拍摄装置诸如视频摄像机或数码相机等、护目镜型显示器(头戴式显示器)、导航系统、音频再现装置(汽车音响系统、数字音频播放器等)、复印机、传真机、打印机、多功能打印机、自动柜员机(ATM)以及自动售货机等。图15A至图15F示出这些电子设备的具体例子。
图15A是数码相机,包括外壳961、快门按钮962、麦克风963、扬声器967、显示部965、操作键966、变焦钮968、透镜969等。通过将本发明的一个方式的显示装置用于显示部965,可以进行各种图像的显示。
图15B是便携式数据终端,包括外壳911、显示部912、扬声器913、操作按钮914、照相机919等。通过利用显示部912的触摸面板功能可以输入或输出数据。通过将本发明的一个方式的显示装置用于显示部912,可以进行各种图像的显示。
图15C是移动电话机,包括外壳951、显示部952、操作按钮953、外部连接端口954、扬声器955、麦克风956、照相机957等。该移动电话机在显示部952中包括触摸传感器。通过用手指或触屏笔等触摸显示部952可以进行打电话或输入文字等所有操作。另外,外壳951及显示部952具有柔性而可以如图示那样弯折地使用。通过将本发明的一个方式的显示装置用于显示部952,可以进行各种图像的显示。
图15D是视频摄像机,包括第一外壳901、第二外壳902、显示部903、操作键904、透镜905、连接部906、扬声器907等。操作键904及透镜905设置在第一外壳901中,而显示部903设置在第二外壳902中。通过将本发明的一个方式的显示装置用于显示部903,可以进行各种图像的显示。
图15E是电视机,包括外壳971、显示部973、操作按钮974、扬声器975、通信用连接端子976及光电传感器977等。显示部973设置有触摸传感器,可以进行输入操作。通过将本发明的一个方式的显示装置用于显示部973,可以进行各种图像的显示。
图15F是数字标牌,包括大型显示部922。数字标牌例如在柱子921的侧面安装有大型显示部922。通过将本发明的一个方式的显示装置用于显示部922,可以进行显示品质高的显示。
本实施方式可以与其他实施方式所记载的结构适当地组合而实施。
[实施例]
在本实施例中,利用电路模拟确认图1所示的像素电路结构通过图2所示的时序图中的校正数据“Vw”与图像数据“Vdata”的合并而得的输出。
在模拟中,所有晶体管采用沟道长度为200μm且沟道宽度为60μm的OS晶体管。电容器111及电容器112的容量值都为11fF。作为被供应到布线121和布线122的电压,High及Low分别为5V及0V。布线131的“Vref”及“Vdata”分别为0V及0.5V。布线133的“V0”为0.83V。另外,作为被供应到布线132的电压,在“Vw”为1.30V、1.31V、1.32V、1.33V、1.34V及1.35V下分别进行模拟。作为电路模拟软件使用SPICE。
图16及图17示出模拟结果。在图16中,横轴表示对应于时序图的时间,纵轴表示晶体管103的栅极-源极间电压(Vgs)。在图17中,横轴表示对应于时序图的时间,纵轴表示流过发光元件114的电流IOLED
如图16及图17所示,可确认到根据校正数据“Vw”提高流过发光元件114的电流。也就是说,可确认到可以根据校正数据“Vw”提高发光元件114的亮度。
[符号说明]
ND1:节点、ND2:节点、ND3:节点、10:像素、10Bl:子像素、10Gr:子像素、10Re:子像素、10Wh:子像素、100:显示装置、101:晶体管、102:晶体管、103:晶体管、104:晶体管、111:电容器、112:电容器、114:发光元件、121:布线、122:布线、128:布线、129:布线、130:栅极驱动器、131:布线、132:布线、133:布线、134:布线、140:源极驱动器、150:显示部、215:显示部、221a:扫描线驱动电路、231a:信号线驱动电路、232a:信号线驱动电路、241a:公共线驱动电路、723:电极、726:绝缘层、728:绝缘层、729:绝缘层、741:绝缘层、742:半导体层、744a:电极、744b:电极、746:电极、771:衬底、772:绝缘层、810:晶体管、811:晶体管、820:晶体管、821:晶体管、825:晶体管、826:晶体管、842:晶体管、843:晶体管、844:晶体管、845:晶体管、846:晶体管、847:晶体管、901:外壳、902:外壳、903:显示部、904:操作键、905:透镜、906:连接部、907:扬声器、911:外壳、912:显示部、913:扬声器、914:操作按钮、919:照相机、921:柱子、922:显示部、951:外壳、952:显示部、953:操作按钮、954:外部连接端口、955:扬声器、956:麦克风、957:照相机、961:外壳、962:快门按钮、963:麦克风、965:显示部、966:操作键、967:扬声器、968:变焦钮、969:透镜、971:外壳、973:显示部、974:操作按钮、975:扬声器、976:通信用连接端子、977:光传感器、4001:衬底、4005:密封剂、4006:衬底、4010:晶体管、4011:晶体管、4014:布线、4015:电极、4017:电极、4018:FPC、4019:各向异性导电层、4020:电容器、4021:电极、4022:晶体管、4023:晶体管、4030:电极层、4031:电极层、4041:印刷电路板、4042:集成电路、4102:绝缘层、4103:绝缘层、4104:绝缘层、4110:绝缘层、4111:绝缘层、4112:绝缘层、4200:输入装置、4210:触摸面板、4227:电极、4228:电极、4237:布线、4238:布线、4239:布线、4263:衬底、4272b:FPC、4273b:IC、4510:分隔壁、4511:发光层、4513:发光器件、4514:填充剂

Claims (12)

1.一种显示装置,包括:
发光元件;
第一晶体管;
第二晶体管;
第三晶体管;
第一电容器;
第二电容器;
第一布线;
第二布线;
第三布线;以及
第四布线,
其中,所述发光元件的一个电极与所述第一晶体管的源极和漏极中的一个电连接,
所述发光元件的一个电极与所述第一电容器的一个电极电连接,
所述第一晶体管的栅极与所述第二晶体管的源极和漏极中的一个电连接,
所述第一晶体管的栅极与所述第二电容器的一个电极电连接,
所述第二电容器的另一个电极与所述第一电容器的另一个电极电连接,
所述第二电容器的另一个电极与所述第三晶体管的源极和漏极中的一个电连接,
所述第三晶体管的栅极与所述第一布线电连接,
所述第二晶体管的栅极与所述第二布线电连接,
所述第三晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第三布线电连接,
并且,所述第二晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第四布线电连接。
2.根据权利要求1所述的显示装置,还包括:
第四晶体管;以及
第五布线,
其中所述第四晶体管的源极和漏极中的一个与所述发光元件的一个电极电连接,
所述第四晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第五布线电连接,并且所述第四晶体管的栅极与所述第一布线电连接。
3.根据权利要求1或2所述的显示装置,
其中所述第一晶体管的源极和漏极中的另一个与高电位电源线电连接,
并且所述发光元件的另一个电极与低电位电源线电连接。
4.一种显示装置,包括:
发光元件;
第一晶体管;
第二晶体管;
第三晶体管;
第一电容器;
第二电容器;
第一布线;
第二布线;
第三布线;以及
第四布线,
其中,所述发光元件的一个电极与所述第一晶体管的源极和漏极中的一个电连接,
所述第一晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第一电容器的一个电极电连接,
所述第一晶体管的栅极与所述第二晶体管的源极和漏极中的一个电连接,
所述第一晶体管的栅极与所述第二电容器的一个电极电连接,
所述第二电容器的另一个电极与所述第一电容器的另一个电极电连接,
所述第二电容器的另一个电极与所述第三晶体管的源极和漏极中的一个电连接,
所述第三晶体管的栅极与所述第一布线电连接,
所述第二晶体管的栅极与所述第二布线电连接,
所述第三晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第三布线电连接,
并且,所述第二晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第四布线电连接。
5.根据权利要求4所述的显示装置,
其中所述发光元件的另一个电极与高电位电源线电连接,
并且所述第一晶体管的源极和漏极中的另一个与低电位电源线电连接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的显示装置,
其中所述第一晶体管还包括背栅极,
并且所述背栅极与所述第一晶体管的栅极电连接。
7.一种显示装置,包括:
发光元件;
第一晶体管;
第二晶体管;
第三晶体管;
第四晶体管;
第一电容器;
第二电容器;
第一布线;
第二布线;
第三布线;
第四布线;以及
第五布线,
其中,所述发光元件的一个电极与所述第一晶体管的源极和漏极中的一个电连接,
所述第一晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第二晶体管的源极和漏极中的一个电连接,
所述第一晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第一电容器的一个电极电连接,
所述第二晶体管的栅极与所述第三晶体管的源极和漏极中的一个电连接,
所述第二晶体管的栅极与所述第二电容器的一个电极电连接,
所述第二电容器的另一个电极与所述第一电容器的另一个电极电连接,
所述第二电容器的另一个电极与所述第四晶体管的源极和漏极中的一个电连接,
所述第四晶体管的栅极与所述第一布线电连接,
所述第三晶体管的栅极与所述第二布线电连接,
所述第四晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第三布线电连接,
所述第三晶体管的源极和漏极中的另一个与所述第四布线电连接,
并且,所述第一晶体管的栅极与所述第五布线电连接。
8.根据权利要求4所述的显示装置,
其中所述第二晶体管的源极和漏极中的另一个与高电位电源线电连接,
并且所述发光元件的另一个电极与低电位电源线电连接。
9.根据权利要求7或8所述的显示装置,
其中所述第二晶体管还包括背栅极,
并且所述背栅极与所述第二晶体管的栅极电连接。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的显示装置,
其中所述发光元件为有机发光二极管。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的显示装置,
其中所述第一晶体管、所述第二晶体管及所述第三晶体管都在沟道形成区域中包含金属氧化物,
并且所述金属氧化物包含铟、锌及元素M(铝、钛、镓、锗、钇、锆、镧、铈、锡、钕和铪中的一种以上)。
12.一种电子设备,包括:
权利要求1至11中任一项所述的显示装置;以及
照相机。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2019220275A1 (ja) * 2018-05-18 2021-07-08 株式会社半導体エネルギー研究所 表示装置、及び表示装置の駆動方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0313041D0 (en) * 2003-06-06 2003-07-09 Koninkl Philips Electronics Nv Display device having current-driven pixels
JP5064747B2 (ja) 2005-09-29 2012-10-31 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置、電気泳動表示装置、表示モジュール、電子機器、及び半導体装置の作製方法
JP5078246B2 (ja) 2005-09-29 2012-11-21 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置、及び半導体装置の作製方法
JP5310244B2 (ja) * 2009-05-12 2013-10-09 ソニー株式会社 表示装置、表示方法
KR101015339B1 (ko) * 2009-06-05 2011-02-16 삼성모바일디스플레이주식회사 화소 및 이를 이용한 유기전계발광 표시장치
EP2494597A4 (en) 2009-10-30 2015-03-18 Semiconductor Energy Lab SEMICONDUCTOR COMPONENT
KR101296908B1 (ko) * 2010-08-26 2013-08-14 엘지디스플레이 주식회사 유기발광다이오드 표시장치와 이를 이용한 입체영상 표시장치
KR101960971B1 (ko) * 2011-08-05 2019-03-21 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 표시 장치
WO2013058199A1 (en) * 2011-10-18 2013-04-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
JP2018093483A (ja) * 2016-11-29 2018-06-14 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置、表示装置及び電子機器

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